1.3 五轴联动数控机床

五轴数控加工就是指在一台机床上至少有5个坐标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标），而且可在计算机数控系统控制下同时协调运动进行加工。图1-6所示为典型的五轴联动数控机床。

和三轴联动数控机床相比，五轴联动数控机床多了两个转动轴，但是在结构布置方面，往往不是在三轴联动数控机床上添加两个转动轴那么简单。按照主轴的位置关系可分为以下两大类：立式五轴联动数控机床和卧式五轴联动数控机床。

图1-6 典型的五轴联动数控机床

1.3.1 立式五轴联动数控机床

图1-7所示为工作台回转的立式五轴加工中心，设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴工作范围一般在+30°至-120°。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360°回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的5个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001°，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ3直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90°时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

另一种是主轴回转的立式五轴加工中心，如图1-8所示。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360°回转，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90°以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计得非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。

图1-7 工作台回转的立式五轴加工中心

图1-8 主轴回转的立式五轴加工中心

1.3.2 卧式五轴联动数控机床

图1-9所示为传统的工作台回转的卧式五轴加工中心加工叶轮，设置在床身上的工作台A轴工作范围一般+20°至-100°。工作台的中间也设有一个回转台B轴，B轴可双向360°回转。这种卧式五轴加工中心的联动特性比较好，常用于加工大型叶轮的复杂曲面。回转轴也可配置圆光栅尺反馈，分度精度可达到几秒。这种回转轴结构比较复杂，价格也昂贵。

图1-9 工作台回转的卧式五轴 加工中心加工叶轮